用於發動機的爆震確定裝置和方法

2023-05-09 20:39:31 2

專利名稱：用於發動機的爆震確定裝置和方法
技術領域：
本發明涉及用於內燃機的爆震確定，和方法，實降由爆震傳感器的輸出 信號g的震動5賊或等級與爆震參考值比較，用於確定存 /^存 震。
背景技術：
例如，如US4993387 (JP2605805)所建議的，常， 震確定，確定從爆 震傳感器的輸出信號計算得到的震動 賊或等級的值的分布(震動3M分布)， 並Ji人震動弓跛分布中計算爆震參考值KCK。麟震參考働Q圖6的(a)中 所^i十算。特別是，計算中;iM直(central value) VMED和標準偏差o，其中中VMED作為用於m古震動^S分布皿的統計指數。通過將標準偏差o的 三f維3 o加到中心值VMED而確定爆震參考值KCK。KCK=VMED+3 o如圖6的(b)中所示，震動虧艘分布相對于震動虧艘的腿，由於在諸如 發動機^震傳感器的部件中的變化而改變。這個皿中的差別形成為偏移。 然而，震動3破分布的形狀保持為基本上相同，而不考慮部斧變化。結果，當 如上所述使用震動強度分布的中心值VMED作為參考值而計算爆震參考值 (KCK=VMED+3 o )時，爆震參考值KCK可以以這種方式設定以消除部件 變化的影響。該方法有利於執行爆震確定，而沒有部#^化的影響。另一方面，如圖6的(c)中所示，在頻繁或周期性發，震的運行斜牛下， 震動糹雖分布的中'lM直VMED和標準偏差o都增加，而產生發離。因而，在 爆震頻繁發生的^#下，與不存在爆震的時候相比，爆震參考值KCK變得非常
大。結果，雖然事實上發生儘管爆震頻繁發生，但是爆震可能並不確定為事故Coccurring)Q發明內容因而，本發明的一個目的時掛共一種用於內燃機的爆震確定體，即使在 震動強度分布的偏移或震動糹M分布的發,產生的條件下，也可以精確地檢根據本發明一個方面，由爆震傳 檢測諸如爆震震動的爆震參數。在內 燃機運行期間的預定採樣周期中從爆震傳感器的輸出信號計算震動強度或大 小。ilil統計地處SM動強度的數據，確定震動分布。震動強度參^H設定在 震動5破較小的震動強度的區域中，並M過《頓震動 驢參考值設定爆震參 考值。震動3驢與爆震參考值相比較，用於確定^/^存^^震。由於爆震的震動強度大于震動^破分布中未發 震時的最大震動強度， 如圖5 (c)中所示，OT震發生時產生的震動5M分布的發散度(divergence) 的這種J旨，即在震動5M分布中，在它的增加方向上偏移最大震動強度。不 考慮震動 驢分布的發鵬，震動 艘分布的最小震動3驢幾乎不改變。因此， 如果震動^S參考值設定在震動^^較小的震動強度分布的區域中，可以設定 震動3驢參考值位于震動5驢分布的發鵬的影響微小的區域中。因此，即使 在震動^驢分布的發,產生的條件下，可以M使用具W^小的發tfcS影響 的震動3艘參考值而設定爆震參考值，作為參考(asreference)。結果，與常規方法相比，可以設定爆震參考值在發離影響較小處。由此， 即使在震動^^分布的發，產生的條件下，可以設定爆震參考值接近未發生 爆震時的爆震參考值，使得可以精確檢測爆震。另外，不考慮部件的變化，爆 震弓破分布的微f尉寺基本上相同。因此，即使震動S驢參考值設定在震動強 度較小的震動糹驢分布的區域中，可以與使用震動3驢分布的中心值作為震動
弓雖參考值盼瞎況相似，設定在部件變化的影響消除處的爆震參考值。結果， 可以進行爆震確定，而不受部#^化改變的影響。在這種情況下， 地，可以計算Sil^數變換預定爆震確定部分期間產 生的峰值麟震傳繊的輸出信號的MW直而獲得的值，作為震動5驢。這樣， 未發生爆震時的震動^^分布通常是正M布，使得可以設定穩定的爆震參考 值。此外，優^i也，可以計算震動^^分布的中心值和在震動強度小於該中心 值的區域中的變動指數(例如，標準偏差)，以計算震動S驢參考值，可以使用 下列數學^ii^am十算。震動鵬參考值中德—(變動指數x常量)在此，鄉也是常量^iS^的，從而震動鵬參考腿艦震動鵬分布 的最小值的值。認為常SS常設定為3。然而，存在一種情況，其中更imte根據震動S驢分布的微而設定常量為3以外的值(例如，2、 2.5、 3.5、 4等)。 當MJ:^^ii^計算震動^^參考值時，可以始終設定震動^^參考值為接 近震動3驢分布的最小值的值，其最少受到由於爆震的頻繁發生弓胞的發散度 的影響。因此，可以進一步提高爆震參考值的精確度。ltW卜，^31將預定<預定值 (2) ， tt^i也是預定值^iSiS的，從而在未發生爆震時，爆震參考iM應 於"4mM直+3。" (o:標準偏差)的值。因此，在j頓i^數學^i^ (1) 盼瞎況下，當震動3賊參考f錢"中'lM直-3o"的值時，認為預定值可能 適M近似6o的值。然而，存在這樣一種情況，其中更tt^i也根據所需爆震檢 測性能等設定預定值為6o之夕卜的〈直(例如，5o、 5.5。、 7o等)。當iMJ^ 表達式計算爆震參考值時，可以使用非常簡單的計算，而設定部件變化和在爆 震頻繁發生時的震動^J^分布的發散度的影響儘可能消除處的爆震參考值。根據本發明另一方面，檢測與發動機爆震相關的爆震參數。統計地處理檢 須U得的爆震參數的3雖，並且確定參數弓驢分布。參數3驢參考值設定為大約在確定的5雖分布的最小參數糹破，並M31將預定働倒頓以設定的糹雖參考值而設定爆震參考值。m將檢測得的爆震參數的5驢與設定的爆震參考 值比較M定^/^存在爆震。


從參考隨附附圖進行的下列詳細描述中，本發明的戰和其它目的、特徵和優點將變得更加明顯。附圖中圖1是根據本發明一個實施例的包括爆震確定體的發動豐鵬制系統的示意性結構圖；圖2是示出該鄉例中執行的爆震確定禾聘的過程的離圖；圖3是示出該 例中執行的VMED和o ，禾ii芋的過程的^^呈圖； 圖4是說明震動糹雖分布區域中震動3雖小於中'lMt VMED處的標準偏差 o的技術意義的圖；圖5是說明本發明該實施例中爆震確定對去的圖；以及 圖6是說明常夫 自定方袪的圖。
具體實施方式
參考圖1，示出了發動禾，制系統，空氣過濾器13位於內燃機11的進氣 管12的;li:遊部分。用於檢測進口空氣量的空氣流Si機配在空氣過濾器13 的下 置。在空氣流量計14下OTS裝配有其一個開口由電動機10調整的 節氣門15和用於檢測節氣門^a的節氣門ffl傳感器16。
此外，在節氣門15的下^S裝配穩壓箱(sui^e tank) 17，並且穩壓箱 17裝配有將管壓力傳繊18，用於檢測穩壓箱17中的進，力。Jt&卜，穩 壓箱17連接到 ^歧管19，用於將空氣弓l導到發動機11的 ^汽缸中。 燃料噴射閥20安M,^^汽缸的進氣歧管19的進氣口的皿以在進氣口 噴射燃料。對於^h汽缸，火 21安^發動機11的*汽缸的汽缸蓋上。 由 ^火 21的火皿電點jtn缸中的混合物。另一方面，諸如用於淨化戱中CO、 HC、 NOx等的三元催化器的催化器 23裝配在發動機11的祠汽管22中。用於檢測祠愾的空^M料比的空^^料比 傳麟24裝配在催化器23的上 5。另外，用於檢測7糊水溫的7軸卩水溫 傳感器25、用於檢測爆震震動作為爆震相關參數的爆震傳感器28和用於檢測發 動機ll曲軸的預定角旋轉的曲柄角傳自26安M發動機11的汽缸體上。根 據曲柄角傳 26的脈衝信號計算曲柄角皿動機,。將這些各種傳感器的輸出輸入到用於發動機11的電子控制單元(ECU)27。 該ECU27主要由微型計^m構成，並且執行存儲^^1^&ECU27中的ROM(存 儲介質)中的各種發動鵬制禾驕。因而，ECU27控制燃料噴射閥20的燃料噴 1 和火皿21的點火時間點。此外，ECU27執行圖2中的爆震確定程芋，以執行爆，製作為點，制 的1分。對每次點AM^震傳麟28的輸出信^i十算震動糹驢，以ilil將震 動強度與爆震##值KCK比較而確定存掛TO^震。當確定爆震已經發生 時，艦點火時間點以限制爆震。當未機發 震時，點火時間點逐步提前。 具有這種爆震控制，點火時間點在可接受的爆震聲音等的範圍內提前以提高發 動器輸出和燃料燃燒效率(foel economy)。至^i十算震動^g的方法，爆震傳感器28a的輸出信號的峰值在預定爆震 確定部分(時間階段)經歷對數變換或者轉換，以獲得震動強度。作為選擇， MW數轉換在預定爆震確定部分中爆震傳ii^28輸出信號的整數值而獲得的
值，可以計算作為震動強度。爆震參考值KCK計算如下。首先，統計處理震動強度的數據以確定震動強度分布，並且將震動強度參 考值VIB設定在震動糹驢分布中震動^雖小於預定糹驢處的區域中。關于震動 弓驢參考值VIB的設定，fflii^鵬充計處理(圖3中的VEMD和o Ml麻辦) 計算震動5驢分布的中心值VMED，所^ia臓計處理將在稍後描述，並且同 樣的，計敦示準偏差o作為震動5艘小於中心值VMED的區域中的變動指數。 震動鵬參考值VIB計算如下。VIB=VMED—uX o (u:"常量")敘匕常量"u"雌^SiS的，從而震動3驢參考值VIB是離震動強 度分布最小值的值。認為常量"u"可能^il常設定為3。然而，存在一種情 況，其中更tMa,震動糹雖分布的皿而設定常量為3以外的值(例如，2、 2.5、 3.5、 4等)。ffi31將預定值K加到震動3雖參考值(VMED—uX o )而獲得的值被使 用作為爆震參考值KCK。REF= (VMED—uX o ) +K艦，tMi也是預定值K^ig應的，從而在未發 震時，爆震參考《就 應於"VMED+3 o "(或VMED+uX o )的值。因此，當震動弓驢參考值VIB 是"VMED—3 o "的值時，認為預定值可能^Mii合於近似6(J(或2XuXo) 的值。然而，存在這樣一種情況，其中更雌地根據所需爆震檢測性能等設定 預定働6o之外的值(例如，50、 5.5o、 7o等)。應當注意到，艦在震動 弓驢參考值(VMED-uX o )上乘以預定值而獲得的值可以使用作為爆震參考 值KCK。本實施例的爆震確定m ECU27根據圖2的爆震確定禾M^行如下。每當 齡汽缸中的爆震確定部分(時間階段)終止時，圖2中的爆震確定禾將激活。 當本禾i)^激活時，首先在步驟S101，檢測對於預定爆震確定部分的爆震傳繊 28的輸出信號的峰值( ^值)。其後，在步驟S102， fflil^數轉換峰值(或 獲得的值計算作為震動糹驢。因而，步驟S102的處理用于震動糹驢計算。其後，在步驟S103，圖3中的VEMD和o Mf liJWl行以計算震動強度 分布的，lMIVMED和震動強度小於中'lM直VMED的區域中的標準偏差"。" (變動指數)。其後，在步驟S104,根據下列數學^fe^， {頓震動3驢分布的中心值 VMED、標準偏差"o "和常量"u"計算震動鵬參考值VIB。 VIB=VMED—uX o其後，在步驟S105， M:將預定值K加到震動^雖參考值(VMED—uX o )而獲得的值〗CT作為爆震參考值KCK。 KCK=VIB+K在步驟S104和S105的處理因而用於爆震參考值設定。其後，在步驟S106，震動弓驢與爆震參考值KCK比較。當震動鵬大於 爆震參考值KCK時，在步驟S107確定爆震已鄉撥生。當震動5驢小於爆震參 考值KCK時，在步驟S108確定爆M^發生。在步驟S106至S108的處TO於 爆震確定。圖3中的VMED和o Mf 禾齡是在圖2的爆震確定程芋中在步驟S103執 行的子f，。該，用于震動分布確定，其統計地處理震動3M的I^，用於 確定震動3雖分布。當本禾將開始時，首先在步驟S201，將震動3雖分布的中 心值VMED與此時的震動5鵬相比較。在當前震動3驢大于震動S驢分布的中 心值VMED時，在步驟S202，通過將預定值Cl加到當前中心值VMED而獲 得的值(VMED+C1)設定作為新中心值VMED。同樣地，當此時震動強度小 于震動糹驢分布的中心值VMED，在步驟S203， M31從當前中'lM直VMED減
去預定值C1獲得的值(VMED—C1)設定作為新中心值VMED。因而，中心 值VMED Mt艮據震動弓雖和中心值VMED之間的絲力tf減Cl而Mf ，由 Itbffl31i也將中心值的魏值麟到鵬的值。其後，過禾SS行到步驟S204，其中確定是否當前震動^^處于震動^S分 布的中'lMtVMED至VMED— o (VMED— o 〈震動強度《VMED)中的一個 值中。當此時震動糹驢是在從中'lM直VMED至VMED— o的一個值中時，在步 驟S205 ，通過從當前標準偏差o減去兩倍預定值C2獲得的值(o —2 X C2 )設 定作為新標準偏差o o在當前震動3M不是在從中'CH直VMED至VMED— o的 一個值中時，在步驟S206, M從當前標準偏差o加預定值C2獲得的值(o +C2)設定作為新標準偏差o。艮口，如圖4中所示假設震動弓驢分布是正M布，那麼當前震動弓驢處於 從震動糹艘分布的中'lMt VMED至VMED— o的值中的頻率(次數)與此時震 動弓踱處於i^值之外的值的頻率靴頃為1: 2。因此。當此時震動^驢^人 震動3跛分布的中^ilVMED至VMED—o的值中時，值(o—2XC2)設定 作為新標準偏差o 。當此時震動強度不是從震動5驢分布的中心值VMED至 VMED—o的值中時，值(o+C2)設定作為新標準偏差。。因而這些過禾鍾 復執行，由此標準偏差o的更新值基本上等於假設震動3M分布成為正M布 盼膚況下的標準偏差。應當注意到，中A値VMED和標準偏差o的每個的初始值可以是預先設定 的預定值或學習值(在前7撥動機停止時的存儲值)，或者可以為零。無論如何， 中心值VMED和標準偏差o的齡的^ff值在發動機啟動後約數秒之內iB^到 適合的值。爆震的震動5艘大於未發頓震時震動糹驢分布的最大震動 驢。因此， 如圖5的(c)中所示，在發 震時產生的震動弓賊分布的發，,出現這種 5嫁，即在震動糹雖分布中，在它的增加方向上偏移最大震動S驢。不考慮震
動弓驢分布的發散度，震動弓驢分布的最小震動虧驢幾乎不改變。因此，如果震動強度參考值設定在震動3M較小的震動 M分布的區域中，可以設定震動虧雖參考值VIB位于震動糹驢分布的發離的影響微小的區域中。因此，即使在震動強度分布的發，產生的條件下，可以M使用具有較小的發散度影響的震動5艘參考值VIB而設定爆震參考值KCK，作為參考。結果，在本實施例中，與iM f頓具W^:發離影響的中'lM直VMED而 設定爆震參考值KCK的常規方法相比，可以設定爆震參考值KCK具W^少的 發鵬影響。由此，即使在震動^雖分布的發離產生的^#下，可以設定爆 震參考值KCKg^發4^震時的爆震參考值，使得可以精確檢測爆震。另外，如圖5的(b)中戶標，不考慮發動機部件的變化，爆震3驢分布的 微^S本上相同。因此，如在本實施例中戶標，即^操動5破參考值VIB 設定在震動糹雖較小的震動糹販分布的區域中，可以與4柳震動5破分布的中 心值VMED作為震動弓雖參考值VIB的情況相似，設定部斧變化的影響消除處 的爆震參考值KCK。結果，可以進行爆翻定，而不受發動機部#^化的影響。 ltW卜，由於作為刑古震動弓賊分布微的統計指數的中'lMtVMED和標準 偏差o (變動指數)通il^t^it31程(圖3中的VMED和o，程序)而計 算，本實施例具有加速震動5踱分布的中'lMtVMED和標準偏差o (變動指數)的更fM度、即加速爆震參考值的^fM度的優點，但是震動強度分布的中心 值VMED和標準偏差o (變動指數)可以i!MM用統i"Hl程而計算。同樣，例 如，可以f頓發散度V ( = o 2)代替標準偏差<T作為變動指數。應當注意到，在本實施例中，使用用於檢測汽缸體的震動的爆震傳感器28 而檢測爆震，但是可以i頓樹可其它檢測爆震參數(與爆震相關的參數)的傳繊，戶;f^^震參數諸如用於檢測燃艦力的燃鵬力傳繊(汽缸內傳繊)。
權利要求
1、一種用於內燃機(11)的爆震確定裝置，包括爆震傳感器(28)，用於檢測內燃機(11)的爆震震動；震動強度計算裝置(27，102)，用於在內燃機(11)運行期間的預定採樣周期中從爆震傳感器(28)的輸出信號計算震動強度；分布確定裝置(27，103)，用於統計地處理震動強度的數據，以用於確定震動強度分布；爆震參考值設定裝置(27，104，105)，用於在震動強度分布中震動強度較小的區域中設定震動強度參考值，並且還通過使用震動強度參考值作為參考而設定爆震參考值；以及爆震確定裝置(27，106至108)，用於將震動強度與爆震參考值比較，以確定存在/不存在爆震。
2、 根據權利要求1的爆震確定^g，其特徵在於， 震動鵬十算體(27， 102) iM^數轉換在預定爆震確定部分期間傳感器(28)的輸出信號的峰值^m值，計算震動強度。
3、 根據權利要求1或2的爆震確^g,辦徵在於， 爆震參考值設定驢(27， 104， 105)計算震動弓踱分布的中心值和在震動強度小於該中心值的區域中的變動指數，並且計算震動糹M參考值為中心 值一 (變動指數X常量)。
4、 根據權利要求1或2的爆震確定，，，徵在於， 爆震參考值設定驢(27， 104， 105)艦將預定f動口到震動弓跛參考值或在震動3賊參考處乘以預定值，而設定爆震參考值。
5、 一種用於內燃機(11)的爆震確定方法，包括 確定(101)與內燃沐il^震相關的爆震參數； 統計地處理(102)檢測得至啲爆震參數的3踱以確定參數3驢分布； 設定(104)參辦艘參考€^約為已確定的糹雖分布的最小參數糹艘； M將預定i動倒或乘以設定的^驢參考值而設定爆震參考值(105);以及M比較檢測得到的爆震參數的糹驢和設定的爆震參考值而確定(106至 108)存柳存據震。
6、根據權利要求5的爆震確定方法，其特徵在於，還包括 確定(103)已確定的強度分布的中(、值， 其中根據已確定的中心值和標準偏差設定參數糹雖參考值。
全文摘要
在確定發動機(11)的爆震中，通過對數轉換爆震傳感器(28)輸出信號的峰值或整數值而計算震動強度。此外，計算震動強度分布的中心值VMED，並且同樣計算震動強度小於該中心值VMED的區域中的標準偏差σ。計算震動強度參考值VIB為VMED-u×σ，由此設定震動強度參考值VIB接近震動強度分布中的最小值。此外，通過將預定值K加到震動強度參考值VIB而設定爆震參考值KCK。由爆震傳感器(28)檢測得到的震動強度與爆震參考值KCK比較以確定存在/不存在爆震。
文檔編號F02D45/00GK101111752SQ200680003390
公開日2008年1月23日 申請日期2006年8月31日 優先權日2005年9月16日
發明者竹村優一, 笠島健司, 金子理人 申請人:株式會社電裝;豐田自動車株式會社